7. Экономический режим работы трансформаторов

На подстанциях с двумя и более трансформаторами в зависимости от суммарной нагрузки экономически целесообразно иметь на парал­лельной работе такое число трансформаторов, при котором КПД каж­дого из них приближается к максимальному значению. На покрытие потерь от передачи реактивной мощности затрачивается активная мощ­ность. Поэтому при определении наиболее выгодного по потерям числа параллельно включенных трансформаторов реактивные потери перево­дят в активные путем умножения на экономический коэффициент К_э. Он показывает потери активной мощности в киловаттах, связанные с производством и распределением 1 квар реактивной мощности. Средние значения коэффициента К_э для различных трансформаторов приведе­ны ниже:

Учитывая сказанное, на подстанциях с трансформаторами одина­ковых конструкции и мощности число одновременно включенных транс­форматоров можно определить следующими неравенствами:

при возрастании нагрузки к п параллельно работающим трансформаторам выгодно подключить еще один трансформатор, если

при снижении нагрузки, наоборот, целесообразно отключить один из трансформаторов, если

Рис. 7.30. Кривые приведенных по­терь трансформаторов:

1 — для трансформатора Т1; 2 — для Т2; 3 — для двух трансформаторов

где ∑S — полная нагрузка подстанции, кВ-А; S_HOМ — номинальная мощ­ность одного трансформатора, кВ-А; п — число параллельно включен­ных трансформаторов; Р_х — активные потери XX, кВт; Р_к — активные потери КЗ, кВт; Q_c — реактивные потери XX квар; Q_M — реактивные потери КЗ, квар.

Реактивные потери в стали можно вычислить по формуле

Реактивные потери КЗ вычисляются по формуле

Если установленные трансформаторы неоднотипны или различны по мощности, для выбора экономического режима их работы пользуются кривыми приведенных потерь. Допустим, что на подстанции установле­ны два трансформатора Т1 и Т2, причем номинальная мощность второ­го больше номинальной мощности первого. Для каждого из них стро­ится кривая приведенных потерь (рис. 7.30) на основании уравнения

где P' - приведенные потери, кВт; S — действительная нагрузка, кВ·А; S_ном — номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Кривая приведенных потерь двух параллельно включенных транс­форматоров при распределении нагрузки между ними пропорционально номинальным мощностям строится на основании следующего уравнения:

Из рис. 7.30 видно, что в целях уменьшения потерь при увеличении нагрузки выгодно в точке А включить в работу Т2 вместо 77, а в точ­ке Б следует включить в работу оба трансформатора.

8. Защита трансформаторов от перенапряжений

Защита изоляции трансформаторов от атмосферных и коммутационных перенапряжений осуществляется вентиль­ными разрядниками. Применяются разрядники серий РВРД, РВМК, РВМГ, РВМ и др. На подстанциях до 220 кВ их обычно устанавливают на шинах или на присое­динениях трансформаторов. На подстанциях 330 кВ и вы­ше вентильные разрядники обязательно устанавливаются на каждом присоединении трансформатора, причем как можно ближе к трансформатору, чтобы повысить надеж­ность грозозащиты и уберечь его от возможных коммута­ционных перенапряжений.

Вентильными разрядниками защищают от перенапряжений незазем-ленные нейтрали трансформаторов 110—220 кВ. Это вызвано тем, что в настоящее время все трехфазные трансформаторы 110—220 кВ вы­пускаются со сниженной изоляцией нейтрали (по сравнению с классом изоляции линейного ввода). Так, у трансформаторов 110 кВ с регули­рованием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтрали соот­ветствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловливается включением со стороны нейтрали устройств РПН с классом изоляции 35 кВ. Трансформаторы 220 кВ также имеют пониженный уровень изо­ляции нейтрали. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.

Между тем на разземленных нейтралях таких трансформаторов мо­гут появляться перенапряжения при однофазных КЗ в сети. Они могут оказаться под воздействием повышенных напряжений промышленной частоты при неполнофазных режимах коммутации ненагруженных транс­форматоров. Для защиты разземленных нейтралей трансформаторов применяются вентильные разрядники на номинальное напряжение, со­ответствующее классу изоляции нейтрали.

Неиспользуемые в эксплуатации (длительно неприсоединяемые к сети) обмотки трансформаторов низшего (среднего) напряжения обыч­но соединяются в треугольник (или звезду) и защищаются от перена­пряжений вентильными разрядниками. Перенапряжения в неиспользуе­мых обмотках появляются в результате воздействия грозовых волн на обмотку ВН и перехода их на обмотку НН (СН) через емкость или индуктивность между обмотками. Для защиты неиспользуемой обмотки к вводу каждой ее фазы присоединяется вентильный разрядник. В ней­трали звезды также устанавливается вентильный разрядник.

С переходом волн с одной обмотки на другую связывают также появление опасных для изоляции перенапряжений на отключаемой вы­ключателем (или неиспользуемой) обмотке автотрансформатора. Чтобы избежать повреждений, изоляцию обмоток автотрансформаторов защи­щают вентильными разрядниками, устанавливаемыми на всех обмотках, имеющих между собой автотрансформаторную связь. Разрядники под­ключаются к соединительным шинам жестко, без разъединителей.

Вентильные разрядники всех напряжений должны, как правило, постоянно находиться в работе в течение всего года. Их периодически осматривают. При осмотрах обра­щается внимание на целость фарфоровых покрышек, арми-ровочных швов и резиновых уплотнений. Поверхность фар­форовых покрышек должна содержаться в чистоте. Грязь на поверхности покрышек искажает распределение напря­жения вдоль разрядника, что может привести к его пере­крытию.

Наблюдение за срабатыванием вентильных разрядников ведется по специальным регистрам. Они включаются после­довательно в цепь разрядник — земля, и через них проходит импульсный ток, приводящий к срабатыванию регистра.

В процессе эксплуатации вентильных разрядников вы­полняются измерения мегаомметром их сопротивления, а также тока проводимости при выпрямленном напряжении.

Необходимость капитального ремонта вентильных раз­рядников определяется по результатам испытаний и ос­мотров.